芯片上的加速器可以縮小到鞋盒大小。

從粒子加速器誕生開始，就不斷地在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域大顯身手。然而，受限于龐大的體積和高昂的造價(jià)，粒子加速器不易被科學(xué)家廣泛使用。對(duì)此，斯坦福大學(xué)最近提出了一種新設(shè)計(jì)，或?qū)⒋蠓s減粒子加速器的體積和重量。

目前的粒子加速器均使用微波驅(qū)動(dòng)粒子，但是來自德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，激光可被用來加速較低能的電子，這些低能電子以前在加速器中未被提升到最大速度。利用這種技術(shù)，科學(xué)家可將加速器芯片組合起來，足球場(chǎng)那么長的芯片就能替代長2英里（約合3219米）的直線加速器相干光源。

據(jù)報(bào)道，戈登和貝蒂-摩爾基金會(huì)近日向斯坦福大學(xué)科學(xué)家捐贈(zèng)了1350萬美元，用于設(shè)計(jì)打造一個(gè)微型粒子加速器。而斯坦福大學(xué)等機(jī)構(gòu)科學(xué)家計(jì)劃利用石英芯片和激光技術(shù)制造微型粒子加速器。

事實(shí)上，這是一個(gè)集合了加速器物理學(xué)、激光物理學(xué)、納米光子學(xué)和納米制造領(lǐng)域的世界知名專家的國際合作項(xiàng)目，由斯坦福大學(xué)、SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室，以及埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)等全球多個(gè)實(shí)驗(yàn)室及大學(xué)合作，致力研發(fā)新一代“桌面型”粒子加速器。

這個(gè)國際合作項(xiàng)目計(jì)劃在未來五年內(nèi)，完成一個(gè)鞋盒大小的微型加速器原型。據(jù)稱，這個(gè)作品將可以把粒子加速到相當(dāng)于醫(yī)院放射機(jī)器所產(chǎn)生的能量。不過研究人員表示，最終還是會(huì)增大這種微型加速器的規(guī)模，以媲美當(dāng)今全球最強(qiáng)大的粒子加速器。

美國SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家喬爾-英格蘭德是該五年項(xiàng)目的成員之一，他表示：“既然微芯片產(chǎn)業(yè)可以改革計(jì)算機(jī)，或許我們也能如此改革粒子加速器。縮小粒子加速器就是令它們變得體積更小，造價(jià)更低廉，一旦成功，加速器將變得平民化。”

舉個(gè)例子，歐洲粒子物理研究所的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)重約38000噸，且深埋于地下，長達(dá)27公里。如此“重量級(jí)”的研究工具，普通的研發(fā)團(tuán)隊(duì)根本難以接觸到。而借助激光和“芯片上的加速器”設(shè)計(jì)理念，科學(xué)家將能在鞋盒大小的區(qū)域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用于探索平行宇宙或者搜尋“上帝粒子”。

顯然，加速器體積和重量的大幅縮減使得研究人員更易掌控操作粒子科學(xué)實(shí)驗(yàn)。如果基于石英芯片打造的微型加速器能在日常生活中普及，也將大力推動(dòng)人類科學(xué)的進(jìn)步。

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